淺談玉華煤礦綜采工作面高位鉆孔代替高抽巷可行性分析

高臻

陜西陜煤銅川礦業有限公司玉華煤礦 陜西銅川 727015

近年來，隨著礦井開采深度增加和開采強度增大，瓦斯問題逐漸凸顯，一定程度上制約了煤礦的安全高效開采，特別是綜放工作面。綜采放頂煤工作面瓦斯治理的難題是工作面上隅角的瓦斯超限，目前大多礦井采用低位巖石高抽巷抽采采空區的瓦斯，雖然解決了工作面上隅角的瓦斯超限難題，但成本高，同時造成采掘接替緊張。隨著瓦斯抽采技術水平的不斷提高，對于瓦斯來源僅為本煤層或主要來源于本煤層、且工作面絕對瓦斯涌出量不超過20m3/min的綜采放頂煤工作面，如何做到“治得住、治得快、治得省”，是值得研究的課題。如果在瓦斯“治得住”的前提下，取消低位高抽巷，既可以降低成本，實現技術經濟一體化，又可以緩解采掘接替緊張的被動局面，實屬“一舉三得”。

1 礦井概況

玉華煤礦位于黃隴侏羅紀煤田東段的焦坪礦區北部，南距銅川市約37km。2012年礦井生產能力核定為240萬噸，玉華井田面積約為36.3km2，可采儲量18765.5萬噸,服務年限55.8年，主采煤層為4-2煤層；采煤方法為走向長壁后退式綜采放頂煤，全部垮落法管理頂板。

煤層賦存：玉華煤礦4-2煤層為該井田的主要可采煤層，在全井田普遍可采，局部無煤，厚度0-31.53m，一般10m，為全區大部可采的穩定煤層，傾角4°-10°。根據地質勘探過程中對煤層瓦斯測試分析結果得出，4-2煤層瓦斯賦存量為l.38-7.2m3/t，平均5.5m3/t，礦井絕對瓦斯涌出量在7.96-29.71m3/min之間，相對瓦斯涌出量在2.75-7.58m3/t之間。

煤塵爆炸指數和自然發火期：玉華煤礦4-2煤層煤塵具有爆炸危險性，為易自燃煤層，爆炸火焰135mm，煤層爆炸指數為44.37%；發火期一般為3-6個月，最短28天，著火溫度226-330℃，氧化程度50-89%，屬Ⅱ類自燃煤層。

2 2403綜放工作面高位鉆孔替代高抽巷治理瓦斯實踐情況

2.1 2403綜放工作面概況

2403綜采面是二盤區東翼第二個工作面，開采4-2#煤層，煤層厚度4.3-10.28m，平均煤厚8m，工作面走向長度為1908m，可采走向長度1768m，傾斜長度240m，采用走向長壁后退式綜采放頂煤開采方法，全部垮落法管理頂板。

2403回順通過間接法實測煤層原始瓦斯含量最大原始瓦斯含量為4.27m3/t（210m）、最小為2.78m3/t（1730m），瓦斯含量沿走向由外向里總體呈逐漸變小的趨勢。根據分源法計算結果預計回采期間，2403工作面最大絕對瓦斯涌出量為19.2m3/min。

2.2 高位頂板鉆孔設計方案

工作面里段120m區域瓦斯治理方案具體如下：

鉆孔技術參數設計：2403 高抽巷掘進至距切眼120m處停掘，在停掘正頭擴刷頂板鉆場，并利用橫川與回順貫通。鉆場規格：長3.5米、寬4.0米、高3.5米。在鉆場內施工三組（一組下排孔、一組低位孔，一組高位孔）鉆孔，每組7個，共21個孔（孔徑133mm），鉆孔設計總工程量為2698.2m。其中下排孔沿傾向距工作面回順下幫3m-42m，與切眼打透；低位孔終孔點沿傾向距工作面回順下幫0m-42m，終孔高度距4-2#煤頂板以上10m處；終孔孔間距均為6-7米；高位孔終孔點沿傾向距工作面回順煤壁3.5m-45.5m，終孔高度距4-2#煤頂板以上30m處；終孔孔間距為7米。

高位頂板走向鉆孔封孔要求：采用“兩堵一注”工藝封孔，封孔深度15米，孔口以里15米范圍內為φ900mmPVC實管，15米以里全程下φ75mmPVC篩管。

2.3 高位頂板鉆孔抽采情況

2.3.1抽采數據

抽采數據采集結果：頂板鉆孔抽采單孔混合流量在3.2-11.5m3/min之間，單孔瓦斯濃度在0.1-10%之間，孔口負壓4.2-35.1Kpa之間；支管路內瓦斯濃度0-6.05%之間、混合流量21.6-206.2m3/min。21個鉆孔合計抽采純瓦斯量3-5m3/min。生產期間，回風流瓦斯保持在0.22%左右，上隅角瓦斯保持在0.3%左右，工作面風排瓦斯量2-3m3/min，抽采量4-6.5m3/min，工作面絕對瓦斯涌出量6-9m3/min。

2.3.2瓦斯治理效果分析

工作面日推進度達4m以上時，工作面最大絕對瓦斯涌出量8.8 m3/min，抽采瓦斯純量6.5m3/min，其中頂板孔抽采4.9 m3/min，落山埋管抽采1.6 m3/min，頂板孔抽采純量占總抽采量的75%。工作面風排瓦斯量2.3 m3/min，回風流瓦斯濃度0.26%，落山瓦斯濃度0.32%。頂板鉆孔抽采單孔混合流量在5-11.5m3/min之間，單孔瓦斯濃度在0.1-10%之間，孔口負壓12.4-35.1Kpa之間.

3 效果展望

本次試驗區域煤層較薄、瓦斯涌出量相對較小，采取“高位鉆孔替代高抽巷”抽采瓦斯能夠解決回采期間瓦斯防治問題。但在厚煤層、瓦斯涌出量相對較大區域，則必須在技術上對鉆孔設計參數進行合理優化，在瓦斯治理上優化抽采系統，提高高位鉆孔抽采效果，才能真正替代高抽巷、解決回采期間瓦斯防治問題[1]。

4 結語

玉華煤礦在2403綜采工作面120m巷道內使用高位鉆孔代替高抽巷治理瓦斯的實踐結論，對后續綜采工作面進一步全面使用該方式進行了驗證。使用高位鉆孔代替高抽巷治理瓦斯不但大量減少掘進工程量，緩解采掘接續緊張問題，同時減少人力、財力投入，經濟效益將大幅提高。

由于本人理論水平和閱歷有限，只是結合玉華煤礦生產實際，淺談了玉華煤礦綜采工作面使用高位鉆孔代替高抽巷的可能性，不足之處虛心接受批評指正。